第三章机械分离 非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如 由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由周体颗粒与气体构成的含尘气体等。这类混合物的分离 就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。 第一节颗粒沉降 本节讨论如何利用颗粒沉降运动来分离非均相混合物，为此首先要认识沉降运动现象。 一固体颗粒在流体中的沉降运动现象 1.颗粒沉降运动中的受力分析 (1)当固体处于流体中时，只要两者的密度有差异，则在重力场中颗粒将在重力方向 与流体作相对运动：在离心力场中与流体在离心力方向上作相对运动。 直径为d的球形颗粒受到的重力为：名。，8：其中。，为颗粒密度。 直径为d的球形颗粒受到的离心力为：dp,a-d,：其方向是从圆心指向外。 (2)颗粒处于流体中，无论运动与否，都会受到浮力。 当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于：二户8： 流体在离心力场中时，颗粒也要受到一个类似于重力场中浮力的力：二d'二 (3)分析颗粒沉降运动必须考虑流体对颗粒运动的阻力。 (4)两种阻力：包括表皮阻力和形体阻力。当颗粒速度很小时，流体对球的运动阻力 主要是粘性摩擦或表皮阻力。若速度增加，便有旋涡出现，即发生边界层分离，表皮阻力让 位于形体阻力。 阻力大小的计算仿照管路阻力的计算，即认为阻力与相对运动速度的平方成正比。对于 直径为山的球形颗粒：（ 2.沉降速度与阻力系数 (1)重力沉度： 重力场中，颗粒在流体中受到重力、浮力和阻力，这些力会使颗粒产生一个加速度，根 据牛顿第二定律：重力-浮力-阻力=颗粒质量×加速度。当颗粒在流体中做均速运动时， 事实上，颗粒从静止开始作沉降运动时，分为加速和均速两个阶段。速度越大阻力越大， 加速度越小零；加速度为零时颗粒便作均速运动，其速度称为沉降速度。一般而言，对小颗 粒，加速阶段时间很短，通常忽略，可以认为沉降过程是均速的。令颗粒所受合力为零，便 可解出沉降速度： 第三章 机械分离 非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如 由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。这类混合物的分离 就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。 第一节 颗粒沉降 本节讨论如何利用颗粒沉降运动来分离非均相混合物，为此首先要认识沉降运动现象。 一 固体颗粒在流体中的沉降运动现象 1．颗粒沉降运动中的受力分析 （1）当固体处于流体中时，只要两者的密度有差异，则在重力场中颗粒将在重力方向 与流体作相对运动；在离心力场中与流体在离心力方向上作相对运动。 直径为 d 的球形颗粒受到的重力为： d  s g  3 6 ；其中  s 为颗粒密度。 直径为 d 的球形颗粒受到的离心力为： r u d a d t s r s 2 3 3 6 6     = ；其方向是从圆心指向外。 （2）颗粒处于流体中，无论运动与否，都会受到浮力。 当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于： d g  3 6 ； 流体在离心力场中时，颗粒也要受到一个类似于重力场中浮力的力： r u d t 2 3 6   （3）分析颗粒沉降运动必须考虑流体对颗粒运动的阻力。 （4）两种阻力：包括表皮阻力和形体阻力。当颗粒速度很小时，流体对球的运动阻力 主要是粘性摩擦或表皮阻力。若速度增加，便有旋涡出现，即发生边界层分离，表皮阻力让 位于形体阻力。 阻力大小的计算仿照管路阻力的计算，即认为阻力与相对运动速度的平方成正比。对于 直径为 d 的球形颗粒： 2 4 2 2 u0 d  2．沉降速度与阻力系数 （1）重力沉降速度： 重力场中，颗粒在流体中受到重力、浮力和阻力，这些力会使颗粒产生一个加速度，根 据牛顿第二定律：重力-浮力-阻力=颗粒质量×加速度。当颗粒在流体中做均速运动时， d  s g  3 6 - d g  3 6 - 2 4 2 2 u0 d  =0 事实上，颗粒从静止开始作沉降运动时，分为加速和均速两个阶段。速度越大阻力越大， 加速度越小零；加速度为零时颗粒便作均速运动，其速度称为沉降速度。一般而言，对小颗 粒，加速阶段时间很短，通常忽略，可以认为沉降过程是均速的。令颗粒所受合力为零，便 可解出沉降速度：